浙江大學碩上學位論文 摘要 長期以來 我國電力系統(tǒng)的設備檢修一直是遵循著 到期必修 修必修好 的周期性檢修原則而進行的 隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展 電網結構的日益復雜 分布范圍變廣 維護的工作量和成本越來越大 另外 隨著二次設備數(shù)量的增多 繼電保護在系統(tǒng)中的作用日益重要 繼續(xù)采用以往周期性檢修的負面效應也體現(xiàn) 出來 比如檢修管理人員的工作量不斷加大 設備的頻繁檢修縮短了設備壽命 線路的經常停役降低了經濟效益等等 而且 隨著微機保護的全面使用 裝置的 自檢水平不斷提高 因此 采用常規(guī)的定期檢驗制度對設備進行維護是不合時宜 的 必須根據(jù)保護設備的實際運行狀態(tài)實行狀態(tài)檢修 本文的主要工作在于 首先 本文對目前繼電保護設備的檢修現(xiàn)狀進行介紹 提出目前存在的問題 分析了影響二次設備正常運行的原因 其次 對在線監(jiān)測及故障診斷技術在繼電保護狀態(tài)檢修的運用進行了深入的 探討 首先是從電力設備的可靠性技術的研究出發(fā) 處于事故多發(fā)期的設備應增 加在線監(jiān)測 接著總結了在線監(jiān)測應用存在的問 題 研究出電氣二次設備在線監(jiān) 測的實現(xiàn)方法 然后討論了狀態(tài)檢修中最關鍵的環(huán)節(jié)故障診斷專家系統(tǒng) 初步給 出了設備健康診斷的過程 再次 著重闡述了p s m s 在變電檢修中的運用情況 提出了利用生產管理信 息系統(tǒng)中的實時而準確的基礎數(shù)據(jù) 建立狀態(tài)評價體系 根據(jù)馬爾科夫模型對 保護設備進行分析 建立保護裝置和被保護元件狀態(tài)模型 再利用狀態(tài)空間法 進行分析 得出設備的不可用率隨平均檢修周期變化的曲線 得到不可用率最 小值及與此對應的平均檢修周期 即可以確定最佳檢修周期 然后 針對保護狀態(tài)檢修中一直希望解決的備品備件管理問題 提出了自己 的建議與意見 設計了一種能全面反映備品備件入庫情況 出庫情況 類型數(shù)量 需求數(shù)量的智能備品備件管理系統(tǒng) 最后為了給狀態(tài)檢修有一個全面的指導 筆者結合實際工作經驗 整理出了 保障二次設備可靠運行的措施以及對巡檢周期 校驗項目做出了具體的建議 對 保證保護設備的正確動作率 提高變電二次設備的運行管理水平 保證系統(tǒng)的安 全運行 具有重要的理論意義和工程實用價值 t i 浙江大學碩士學位論文 關鍵詞 繼電保護 在線監(jiān)測與故障診斷 狀態(tài)檢修 狀態(tài)評估 備品備件 i i i 浙江大學碩十學位論文 a b s t r a c t f o ral o n gt i m e w eh a v ef o l l o w e dt h ep e r i o d i cm a i n t e n a n c e p r i n c i p l ei nt h ep o w e rs y s t e m p e r f e c tm a i n t e n a n c ei nt i m e w i t ht h e d e v e l o p m e n to f p o w e rs y s t e m t h es t a t eg r i ds t r u c t u r ei sb e c o m i n gm o r e a n dm o r ec o m p l i c a t e da n dd i s t r i b u t e do v e ral a r g e ra r e a m e a n w h i l e t h e a m o u n to fw o r ka n dc o s ta r ei n c r e a s i n g i na d d i t i o n r e l a yp r o t e c t i v ea r e p l a y i n ga ni m p o r t a n tr o l ei np o w e rs y s t e mw i t ht h eg r o w i n ga m o u n to f s e c o n d a r ye q u i p m e n t s w h i c hc a u s e st h en e g a t i v ee f f e c to ft h ep e r i o d i c m a i n t e n a n c ee m e r g i n g f o ri n s t a n c e t h ei n c r e a s i n gw o r k i n gl o a d o f m a i n t e n a n c em a n a g e qt h e s h o r t e n i n gd e v i c el i f e s p a nl e db yf r e q u e n t m a i n t e n a n c e t h er e d u c i n ge c o n o m i cb e n e f i t sc a u s e db yt h ec u t o f fp o w e r l i n e e c t f u r t h e r m o r e w i t ht h ew i d e l y a p p l i e do fm i c r o c o m p u t e r p r o t e c t i v er e l a y s t h es e l f c h e c kl e v e lo fd e v i c e si sb r o u g h tt oan e wh i g h t h e r e f o r e t h ec o m m o np r a c t i c eo fr e g u l a rd e t e c t i v es y s t e mi su n d e s i r a b l e i tm u s ta d o p tc o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c ea c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a l w o r k i n gc o n d i t i o no fp r o t e c t i v ed e v i c e s t h i sp a p e ri sm a i n l ya b o u t f i r s t l y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h er e c e n tm a i n t e n a n c ec o n d i t i o no f p r o t e c t i v er e l a yd e v i c e s b r i n g sf o r w a r dt h ep r e s e n te x i s t e n tp r o b l e m s a n da n a l y z e st h er e g u l a rw o r k i n gf a c t o r so fs e c o n d a r ye q u i p m e n t s s e c o n d l y i td i s c u s s e sd e e p l ya b o u tt h ea p p l i a n c eo fo n l i n em o n i t o r a n df a u l t d i a g n o s i s t e c h n o l o g y i nc o n d i t i o n b a s e d m a i n t e n a n c eo f i v 浙江大學碩十學位論文 p r o t e c t i v er e l a y s i tb e g i n sw i t ht h er e s e a r c ho f r e l i a b i l i t yt e c h n o l o g yi n e l e c t r i c a le q u i p m e n t sa tf i r s t t h eo n l i n em o n i t o rs h o u l db ea d d e di n t o t h ed e v i c e sw h e nt h ea c c i d e n c e sh a p p e nf r e q u e n t l y t h e nc o n c l u d e st h e e x i s t e n tu s i n gp r o b l e m sa n dr e a l i z e st h eo n l i n em o n i t o ri ne l e c t r i c a l s e c o n d a r ye q u i p m e n t s a f t e rt h a t i t d i s c u s s e st h ec r u c i a l s t e p i n c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c e t h ef a u l t d i a g n o s i se x p e i r ts y s t e m a n d p r e s e n t sap r o c e s so f w e l l f u n c t i o n a ld e v i c ed i a g n o s i sp r e l i m i n a r y t h i r d l y i t e m p h a s i z e s t h eu s eo fp s m si nt r a n s f o r m a t i o n m a i n t e n a n c ea n dp r o v i d e st h eu s a g eo ft h eb a s i cr e a l t i m ea n da c c u r a t e d a t ai np o w e rp r o d u c t i o na n ds e c u r i t ym a n a g e m e n ts y s t e mt ob u i l d c o n d i t i o ne v a l u a t i o ns y s t e m i ta n a l y z e st h ep r o t e c t i v ed e v i c e sa c c o r d i n g t om a r k o vm o d e la n de s t a b l i s h e s p r o t e c t i v e d e v i c ea n dp r o t e c t e d c o n d i t i o nm o d e l t h e ni tw o r k so u tt h ec u r v ew i t ht h es t a t es p a c em e t h o d w h i c hs h o w st h e d e v i c e s u n a v a i l a b i l i t yc h a n g e d w i t h a v e r a g e m a i n t e n a n c ep e r i o d i nt h a tc a s e i tc o u l dg a i nt h e u n a v a i l a b i l i t y m i n i m u ma n dt h er e l a t i v ea v e r a g em a i n t e n a n c ep e r i o dw h i c hh e l p st o c o n f i r mt h eb e s tm a i n t e n a n c e p e r i o d b a s e do nt h et h e o r ya b o v e i tg i v e ss o m ea d v i c e sa n ds u g g e s t i o n s a i m e da ts o l v i n gt h em a n a g e m e n tp r o b l e m sa b o u ts p a r ep a r t sa se x p e c t e d i ta l s od e v e l o p sa ni n t e l l i g e n ts p a r ep a r t sm a n a g e m e n ts y s t e m w h i c hc a n r e f l e c tt h e i rs i t u a t i o na b o u tw a r e h o u s ea n dd e l i v e r y t h eq u a n t i t yo ft y p e a n dd e m a n d v 浙江大學碩上學位論文 f i n a l l y i no r d e rt op r o v i d ea na l l r o u n dg u i d et oc o n d i t i o n b a s e d m a i n t e n a n c e t h ew r i t e rg i v e ss o m ew a yt oe n s u r et h er e l i a b l eo p e r a t i o n o fs e c o n d a r ye q u i p m e n t sa f t e rt h ea r r a n g e m e n ta n ds o m ed e t a i l sa b o u t i n s p e c t i o np e r i o da n dc h e c k i n gi t e m c o m b i n e dw i t hs o m ep r a c t i c a l w o r k i n ge x p e r i e n c e s i th a sv e r ys i g n i f i c a n tm e a n i n g sa n dp r a c t i c a l e n g i n e e r i n gv a l u e w h i c hc a ne n s u r ec o r r e c t a c t i n gr a t eo fp r o t e c t i o n d e v i c e s e n h a n c et h et r a n s f o r m a t i o na n do p e r a t i o nm a n a g e m e n tl e v e lo f s e c o n d a r y d e v i c e sa n de n s u r et h eo p e r a t i o ns e c u r i t yo ft h es y s t e m s k e yw o r d s p r o t e c t i v er e l a y s o n l i n em o n i t o ra n df a u l t d i a g n o s i s c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c e c o n d i t i o ne v a l u a t i o n s p a r ep a r t s v i 浙江大學碩 i 二學位論文 致謝 在此論文完成之際 首先衷心向我的恩師吳國忠教授表示誠摯的感謝 在攻讀工程碩士期間 吳老師無私給予我巨大的幫助 從論文的選題 課題 的進行 每個階段的研究直至論文的撰寫和修改 都凝結著導師的心血 幾年來 的學習和研究中 先生淵博的學識 豐富的實踐經驗 超前的學術意識 嚴謹?shù)?治學態(tài)度以及精益求精的工作態(tài)度都令我受益不盡 恩師謙遜真誠 平易近人的 處世態(tài)度更對我產生了深刻的影響 并將成為我今后工作學習的榜樣 導師在生 活上也給了我許多有益的指點和無微不至的關懷 提供了許多及時而寶貴的幫 助 在此謹向吳老師致以崇高的敬意和衷心的感謝 在課題進行過程中 得到了單位領導與同事們的支持和幫助 這里團結協(xié)作 的工作氛圍使我獲益良多 非常感謝我的企業(yè)導師毛以軍高工和我的領導朱德水 主任 黃維書記 他們在課題的進行中給予我巨大的幫助 正是他們的幫助和支 持才能讓我取得今天的成績 同時還得到了我的同事龔永銘 張華進 王宏 汪 燕毅等與他們共同走過的這段時光中我獲得了非常多的啟發(fā)與幫助 大家的共同 奮斗才能保證課題的順利進行 在此表示感謝 最后 我要把一份特別的感激之情獻給我的父母 愛人 是他們的殷切 希望與無微不至的關懷鼓舞我前行 我的每一個進步都凝聚著他們的心血 我的 每一點成功都屬于他們 謹向父母和愛人給予的愛護和鼓勵表示衷心的感謝 姜濤 2 0 0 8 年10 月于衢州電力局 浙江大學碩十學位論文 1 緒論 1 1 研究的目的及意義 追求更高的系統(tǒng)可靠性和用戶滿意度 注重降低成本是電力系統(tǒng)一直以來努力的目 標 降低成本的努力集中于降低運行和維護費用 電網運行的基礎是供電設備的檢修 占企業(yè)經營成本的一大部分支出為檢修技改費用 檢修質量如何直接影響供電可靠性和 電能質量 直接關系到電網運行質量 另外 隨著電網的發(fā)展 供電設備數(shù)量日益增多 迫使各電力公司更關注企業(yè)的利 益 更注重企業(yè)資源的優(yōu)化配置 更注重追求企業(yè)利潤的最大化 特別是電力體制改革 的全面推進 在設備的檢修費用成本日益增加的壓力下 革新檢修方式 采用更為先進 的檢修管理手段己是迫在眉睫 繼電保護設備對電網的穩(wěn)定運行起著重大的作用 是電力系統(tǒng)中重要的組成部分 繼電保護裝置的誤動或者拒動都會給電網運行帶來極大的影響 因此 目前運行維護人 員的首要任務是提高繼電保護裝置動作的可靠性 而提高繼電保護裝置動作的可靠性的 關鍵是對二次設備進行有效和及時的校驗維護 1 2 國內外研究現(xiàn)狀 1 2 1 設備檢修體制演變 5 1 隨著社會生產力的發(fā)展和科學技術的進步 設備檢修體制也不斷演變 由第一次產 業(yè)革命時的事后檢修 故障檢修 b m b r e a km a i n t e n a n c e 發(fā)展到1 9 世紀第二次產業(yè)革命 的預防性檢修 p m p r e v e n ti v em a i n t e n a n c e 故障檢修是以設備出現(xiàn)功能性障礙為判 據(jù) 在設備發(fā)生故障無法運轉時才進行檢修 顯然 這種應急維修需要付出很大的代價 和維修費用 嚴重威脅著人身和設備安全 預防性檢修是按照規(guī)定進行的或在預定的停 機時間 旨在降低功能劣化性或故障可能性的檢修 即在功能明顯劣化之前 故障發(fā)生 之前進行檢修 以預防障的發(fā)生 預防性檢修根據(jù)檢修的技術目標 條件的不同 經過多年的發(fā)展 出現(xiàn)了不同的檢 修方式 主要有以時間為依據(jù)預先設定工作內容與周期的定期檢修 t b m t i m eb a s e d m a i n t e n a n c e 或稱計劃檢修 s m s c h e d u l em ai n t e n a n c e 定期檢修是不根據(jù)設備的實 際狀況 單純按規(guī)定的時間間隔對設備進行相當程度維修 但在保證設備正常工作中確 浙江大學碩士學位論文 實起到了直接防止或延遲故障的作用 還有以可靠性為中心的檢修 r c m r e li a b iiit yc e n t e r e dm a i n t e n a n c e r c m 是一 種通過一套特殊的程序來為設備確定有效的 經濟的預防維修任務 用最低的費用來實 現(xiàn)機械設備固有可靠性水平為目標的檢修方式 到1 9 7 0 年 美國杜邦公司首先倡議狀態(tài) 檢修 c b m c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c e 也口q 預知性維修 p d m p r e d i c t i v e d i a g n o s ti cm a i n t e n a n c e 1 2 2 我國繼電保護檢修現(xiàn)狀 根據(jù) 繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例 的要求 目前 我國繼電保護裝置 的校驗主要分為以下三類 1 新安裝裝置的驗收檢修 2 運行中裝置的定期檢驗 3 運行中裝置的補充檢驗 其中 繼電保護裝置在設備投產后一年進行一次全面校驗 以后每六年進行一次全 面校驗 每一至兩年進行一次部分檢驗 目前 常規(guī)的電磁型保護裝置已經全面被微機繼電保護裝置取代 傳統(tǒng)的繼電保護 與微機保護相比較 微機保護具有以下優(yōu)點 1 微機保護所有的保護數(shù)據(jù)采樣 邏輯功能都由c p u 完成 采用規(guī)范化硬件 出 口繼電器均采用了先進的全密封型繼電器 極大地降低了二次回路的復雜性也提高了可 靠性 減少了由于繼電器接點問題和二次回路接觸不良導致保護裝置不正確動作的可能 性 2 當檢測到裝置出現(xiàn)異常或故障時 微機保護都能通過先進的自檢功能及時發(fā)出 信號并閉鎖相關保護 3 軟件編程可標準化 模塊化 靈敏性高 互換性好 具有可靠的通信接口 接 入廠站的微機可使信息分析處理后集中顯示和打印 鑒于微機保護繼電裝置的可靠性和性能與電磁型保護相比在各個方面都有大幅度提 高 因此 沒必要根據(jù)傳統(tǒng)的定檢周期對二次設備進行定期檢修 傳統(tǒng)的定期檢修 計劃檢修 單純按固定的時間間隔對設備進行檢修 不考慮設備 的實際情況 因此這種檢修方式存在著很大的強制性和盲目性 主要存在以下幾個方面 的問題 1 不考慮設備的實際狀況 一律執(zhí)行預先規(guī)定的檢修周期 比如一年 過度檢 2 浙江人學碩士學位論文 修和不足檢修并存 不但造成設備有效利用時間的損失和人力 物力資源的浪費 甚至 會引發(fā)檢修故障 出現(xiàn)越修越壞的情況 2 檢修過程中針對性不強 掌握設備實際狀態(tài)不夠 檢修中不能抓住重點 3 檢修部門所維護的變電所和設備的數(shù)量在不斷增多 但檢修人員和檢修成本無 法同比例增長 在人員有限的情況下 將導致設備校驗工作的質量有所下降 4 由于計劃檢修停電次數(shù)較多 停電時間較長 造成檢修工作的時間過長 也就 增加了事故發(fā)生的概率 從電網的穩(wěn)定運行角度考慮 設備過多地停電檢修 將會在很 大程度上削弱電網的可靠性 所以如果仍然按照計劃檢修的方式來安排工作 則勢必難以權衡和面面俱到 難免 影響到檢修質量和電網 設備的安全 狀態(tài)檢修與定期檢修相比 具有以下幾點優(yōu)勢 1 改善電網安全 減少線損 提高了供電可靠性 因為狀態(tài)檢修更有針對性 2 可以使檢修具有實效性 能及時解決問題 3 減少了維護工作量 降低檢修成本 提高經濟效益 節(jié)省了企業(yè)經營成本 4 減少了倒閘操作 提高了人身和設備安全 實施狀態(tài)檢修減少了大量的停電檢 修和帶電檢修工作量 降低了發(fā)生事故的概率 5 改善設備安全 延長設備使用壽命 這是因為有效避免了失當維修 不必要的 維修和不解決根本問題的維修 設備的檢修與設備的可靠性緊密相關 設備可靠性低必然導致可用性的降低和檢修 的頻繁發(fā)生 事實上 檢修工作也只能使設備維持或接近于由設計和制造所決定的固有 可靠性 而狀態(tài)檢修就是要在了解設備健康狀態(tài)的前提下通過檢查 維護 修理乃至更 新 以最小的代價保持或恢復系統(tǒng)及設備的固有可靠性水平 電力系統(tǒng)保護中繼電保護裝置運行時可靠性指標的定義和計算與電力系統(tǒng)可靠性指 標計算 繼電保護裝置的評價 使用 完善與發(fā)展等密切相關 而確定繼電保護裝置運 行狀態(tài)的內涵則是一個十分關鍵的環(huán)節(jié) 傳統(tǒng)繼電保護運行狀況的評價和統(tǒng)計方法可以 在一定程度上反映繼電保護設備的部分運行狀況 但在統(tǒng)計的針對性科學性方面以及全 面性方面 還存在j 些不足之處 我國現(xiàn)行的統(tǒng)計方法是沿用前蘇聯(lián)的 正確動作率 統(tǒng)計方法 這種方法是用一定期限 例如一年 內被統(tǒng)計的繼電保護裝置的總動作次數(shù)和 其中的正確動作次數(shù)來定義 正確動作率 正確動作次數(shù) 總動作次數(shù) 10 0 這 種評價方法在被保護對象的故障頻率很低 或在這一統(tǒng)計期限內根本沒有發(fā)生過內部故 浙江大學碩士學位論文 障時 其正確動作率就會很低 甚至只能為零 其實 這套保護可能經受了許多次區(qū)外 故障沖擊而未誤動作 但這些情況卻未能被現(xiàn)行的統(tǒng)計方法所反映 導致被人們誤認為 這種保護的性能差 這樣是很不準確的 這種繼電保護裝置運行狀態(tài)的定義方式是否能 正確而合理地反映繼電保護裝置的性能是一個值得進一步深入探討的重要問題 備品備件管理也是設備管理的重要組成部分 科學合理地儲存?zhèn)淦穫浼请娋W正常 運行的重要保證 大型企業(yè)備件分類方法比較陳舊 不適合現(xiàn)代電力企業(yè)的管理 隨著 計算機的應用對備品備件管理提出了更科學有效的管理手段 將設備備品備件管理各個 方面的工作集成為一個規(guī)范化的體系 近年來 各電力企業(yè)已逐步對企業(yè)內部的備品備 件實施集中管理和統(tǒng)一采購 初步解決了以往分散儲備備品備件的弊端 避免了分散重 復儲備 提高了備品備件的利用率 減少了資金的占用量 但這種管理模式 仍然存在 著一些問題 一是企業(yè)備品備件的儲備仍需要占用大量的資金 二是為保證備品能隨時 可靠地投入使用 需要按特定條件進行倉儲保管 并定期進行保養(yǎng)和試驗 三是許多備 品會因存放時間過長而造成老化或技術性淘汰 導致報廢損失 做好備品備件的儲備和 管理工作對繼電保護狀態(tài)檢修的實施有重大意義 有了合理完善的備品備件對繼電保護 裝置的可靠運行也提供了保障 可以有效縮短由于繼電保護備件不足 無法及時更換造 成的設備停電時間 對提高供電可靠性很有幫助 設備的狀態(tài)在線監(jiān)測就是通過現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集裝置將要監(jiān)測的電力設備的相關數(shù)據(jù) 進行收集 并發(fā)送到指定的服務器和工作站中 利用在線監(jiān)測技術軟件對數(shù)據(jù)進行匯總 和分析 從而得出該設備的狀態(tài)是否符合繼續(xù)安全運行的要求 在線監(jiān)測技術的實際應 用表明 目前其應用尚需進一步積累經驗 其可靠性還需進一步完善和提高 但這種技 術的成熟應用將為電力主設備的可靠運行構筑一道堅強的安全防線是勿庸置疑的 它的 實時性將取代現(xiàn)有的預防性試驗技術而成為電力設備安全運行的第一道防線 繼電保護狀態(tài)檢修就是在電氣二次設備狀態(tài)監(jiān)測的基礎上 根據(jù)監(jiān)測和分析診斷的 結果 科學地安排檢修問隔時間和檢修項目的檢修方式 它包括三層含義 設備狀態(tài)監(jiān) 測 設備狀態(tài)診斷 設備檢修決策 設備狀態(tài)監(jiān)測是實施狀態(tài)檢修的基礎 設備狀態(tài)診 斷則以設備狀態(tài)監(jiān)測為依據(jù) 綜合設備的歷史信息 利用神經網絡 專家診斷系統(tǒng)等技 術來判斷繼電保護設備的健康狀況 電氣設備狀態(tài)檢修內容包括在線監(jiān)測與診斷 設備 運行維護 設備管理 缺陷記錄 故障記錄 設備檢修及檢修后的驗收等諸多工作 最 后綜合運行信息 設備信息 電力市場等信息作出檢修決策 狀態(tài)檢修的目標是 減少 設備停電時間 延長設備使用壽命 提高設備使用率和安全可靠性 改善設備運行性能 4 浙江人學碩士學位論文 降低設備運行檢修費用 提高經濟效益 但是大多數(shù)人對狀態(tài)檢修的艱巨性 長期性 復雜性及其蘊藏的巨大潛力缺乏足夠 的認識 從事繼電保護工作的專業(yè)人員缺乏對狀態(tài)檢修理論的學習及深入的研究 對狀 態(tài)檢修的認識停留在一個膚淺的狀態(tài) 認為狀態(tài)檢修就是可以少干活 其實無論故障檢 修還是預防性檢修都是與技術發(fā)展的水平相聯(lián)系的 狀態(tài)檢修也是一樣 同時狀態(tài)檢修 更需要科學的管理來支撐 多年延續(xù)下來的定期檢修制度嚴重束縛了人們的思維 只知 道按校驗規(guī)程辦 至于如何確定新的檢修周期 檢修項目的變更是否合適 怎樣在實踐 運行中去檢驗 尋找出規(guī)律 則很少考慮 其實 狀態(tài)檢修并不是簡單意義上的減少檢修次數(shù)就可以的 而是要根據(jù)設備的實 際狀態(tài) 有針對性地進行檢修 本文從對繼電保護狀態(tài)檢修有實際指導意義的出發(fā)點出 發(fā) 結合浙江省衢州電力局繼電保護狀態(tài)檢修的現(xiàn)狀 利用筆者長期的現(xiàn)場檢修管理中 積累的經驗 對繼電保護狀態(tài)檢修應用中經常困擾二次檢修人員的實際問題進行了深入 討論 希望對以后的相關工作有借鑒意義 1 3 設備概況及運行分析 1 3 1 微機成套保護裝置設備缺陷統(tǒng)計分析 為研究分析微機成套保護裝置發(fā)生缺陷的分布及規(guī)律 減少保護校驗的盲目性和增 強校驗的針對性 首先對衢州電力局局屬3 5 k v 及以下微機保護在運行和定校中發(fā)現(xiàn)的缺 陷進行統(tǒng)計 在2 0 0 0 年下半年衢州電力局開始對3 5 k v 變電所進行大規(guī)模自動化改造 至2 0 0 4 年基本更換為微機成套保護 2 0 0 5 年至2 0 0 8 年的保護裝置缺陷最多的是液晶面 板缺陷 其中損壞僅一次 其余均為花屏 操作板缺陷一次 其上的t b j 常閉接點接觸 不良 m m i 板缺陷兩次 版本過老進行了更換 總之微機成套保護上發(fā)現(xiàn)的缺陷較少相對 其輔助裝置 其他二次回路及元器件而言 可靠性較高 運行較為穩(wěn)定 而且微機成套 保護裝置本身具有在線自診斷功能 能實時顯示及傳送各種運行狀態(tài)及數(shù)據(jù) 便于遠方 巡檢 對c t 斷線 p t 斷線 控制回路斷線 t w j 異常 彈簧未貯能 過負荷等均可進行 及時報警 對裝置本身的硬件故障如定值出錯 電源故障可發(fā)裝置故障信號 并閉鎖整 套保護 微機保護的缺陷次數(shù)在整個缺陷組成中僅占很小部分 平均不到5 同時缺陷次數(shù) 也并未隨著保護裝置數(shù)量的增加而增加 主要取決于新投產設備的產品質量和安裝質量 因此我們要嚴把驗收質量關 但是驗收投運時客觀上存在的驗收條件不夠充分 驗 浙江人學碩上學位論文 收時間的倉促 對新設備不夠熟悉等因素都會影響驗收質量 由于驗收試驗是施工單位 做 尤其對第一次入網使用的新設備 驗收人員往往只有從技術資料中得來的理論知識 缺乏由實踐得來的感性知識和理性知識 所以在驗收試驗時有一些試驗項目還是盲目的 經過1 年的運行實踐 會有一些新的體會 并且親自檢驗之后 檢修人員才會對設備有 比較清晰的認識 因此投產后第一年的年校也非常重要 再對保護裝置總的缺陷進行了統(tǒng)計后 針對不同廠家產品質量的差異 對同型號二 次設備的缺陷分別進行統(tǒng)計 根據(jù)統(tǒng)計結果針對不同型號的設備制定不同的檢驗計劃 在考慮 同型號裝置缺陷 時 必須考慮該型號裝置的安裝套數(shù)和其投入運行的時間 否則將會無法正確比較不同型號保護之間的缺陷情況 裝置缺陷情況如表1 1 所示 表1 1 2 0 0 5 年至2 0 0 8 年同型號裝置缺陷統(tǒng)計 裝置型號保護套數(shù)運行年限缺陷原因缺陷次數(shù)缺陷比率 1 南瑞繼保r c s 系列 8 618 套8 年 液晶問題 1012 8 6 1 套4 年 1 套2 年操作板壞 1 7 套1 年 深圳南瑞i s a 系列 1 2 2 年無 o 南自p s t p s l 系列 3 92 2 套4 年 液晶問題 410 2 17 套1 年 四方c s t c s l c s c 1910 套7 年 m m i 板壞 210 5 系列 9 套2 年 注 缺陷比率 缺陷次數(shù)與廠家投運設備總數(shù)比 1 3 2 影響二次設備運行情況的原因 在實際運行中 影響二次設備運行狀況的因素主要如下 1 二次設備的運行年限 按照 微機繼電保護裝置運行管理規(guī)程 微機繼電保護裝 置的使用年限一般為10 1 2 年 2 二次設備運行環(huán)境 按照 微機繼電保護裝置運行管理規(guī)程 微機繼電保護裝置 室內環(huán)境溫度應在5 3 0 c 有就地保護裝置的開關室應裝設空調 改善保護運行環(huán)境 以確保微機保護穩(wěn)定運行 6 浙江大學碩上學位論文 3 保護室內月最大相對濕度不應超過7 5 同時防止灰塵和不良氣體的侵入 4 該設備裝置運行以來的缺陷情況 5 該設備裝置運行以來保護的動作情況 6 相同型號 相同廠家設備在以往運行中缺陷率和保護正確動作率 7 設備施工安裝的質量水平 增強二次設備的投產前驗收工作的質量 對新投產設 備進行全面仔細的檢驗 力爭把由于設計和安裝所存在的問題在設備投產前發(fā)現(xiàn)并解決 在前面我們提到了保護正確動作率的計算 即正確動作率 正確動作次數(shù) 總動 作次數(shù) 1 0 0 而由于動作次數(shù)問題造成這項指標往往不能正確反映設備的實際狀態(tài) 因此有必要從更多角度出發(fā) 同時應考慮引起裝置誤動的以下方面因素 1 一次設備未發(fā)生故障或擾動時的誤跳閘 2 一次設備發(fā)生區(qū)外故障或擾動時的非選擇性誤跳閘 3 一次設備發(fā)生故障時 保護裝置沒有發(fā)出正確跳閘指令而拒動 根據(jù)以上三個因素可以得到 無故障動作率l 一次設備未發(fā)生故障或擾動時的誤跳閘次數(shù)n 運行時間累積t 非選擇性誤動率l 一次設備發(fā)生區(qū)外故障或擾動時的非選擇性誤跳閘次數(shù)n 運行 時間累積t 拒動率l 保護裝置沒有發(fā)出正確跳閘指令而拒動次數(shù)n 運行時間累積t 裝置誤動率l l l l 運行時間累積t 從而應綜合考慮裝置的正確動作率和誤動率來全面判斷裝置的性能 在對以往的對繼電保護設備事故及障礙的進行分析后 發(fā)現(xiàn)引起保護裝置在故障發(fā) 生時拒動和誤動的原因有很多是由于裝置本身的缺陷引起的 而且這些隱患按常規(guī)試驗 方法并不能發(fā)現(xiàn) 因此大多都無法在正常的定期校驗中發(fā)現(xiàn) 比如2 0 0 6 年大洲變r c s 9 6 1 1 a 裝置v 3 2 0 以前版本的程序 重合閘投檢無壓方式 在重合閘動作的實際延時超過6 8 秒且重合成功時 后加速保護會在下次故障時提前動 作 而上述程序的后加速保護在任一下列情況下不存在問題 1 上次重合閘動作 重合于故障 后加速動作了 不論重合閘動作實際延時是否超 過6 8 秒 2 上次重合閘動作實際延時小于6 8 秒 不論重合是否成功 3 裝置上次重合閘動作后復位或重新上電 o 4 后加速功能不投 7 浙江大學碩 學位論文 而在我們實際校驗時 常規(guī)模擬的情況恰恰是不會存在問題的幾種情況 在實際運 行時 裝置發(fā)生不正確動作后 才發(fā)現(xiàn)了問題 對干擾引起的事故 其正常運行時是毫無征兆 按常規(guī)試驗方法同樣無法發(fā)現(xiàn) 防 不勝防 因此減少此類事故的有效防范方法只能是全面做好相關的抗干擾措施 對大多 數(shù)二次回路上引起的事故 在常規(guī)校驗中如試驗到位 應能夠發(fā)現(xiàn)隱患 在檢驗時 在 注重定值校驗的同時更應注意二次回路和相關輔助設備的檢查 1 4 本文主要研究內容 本文就繼電保護狀態(tài)檢修問題進行深入探討 從繼電保護狀態(tài)檢修實際應用中需要 解決的問題出發(fā) 分別分析對其有影響的幾個方面 并采用馬爾科夫模型分析 利用安 全生產管理系統(tǒng)開展繼電保護及二次設備的狀態(tài)評估 本文的內容具體安排如下 第一章為緒論 介紹了研究的目的和意義 我國繼電保護檢修現(xiàn)狀 據(jù)衢州電力局 目前繼電保護的設備概況及運行分析提出所面臨的問題 并指出了影響二次設備運行情 況的原因 第二章闡述了在線監(jiān)測及故障診斷技術對狀態(tài)檢修的意義 首先是從在線監(jiān)測技術 研究應用現(xiàn)狀出發(fā) 指出了設備狀態(tài)監(jiān)測應用存在的問題 著重分析了電氣二次設備在 線監(jiān)測的實現(xiàn)方法 然后針對故障診斷技術 重點介紹了專家決策系統(tǒng) 第三章為p s m s 系統(tǒng)對狀態(tài)檢修的作用 介紹了p s m s 在變電檢修運行工作中的運用 情況 提出了從p s m s 提取繼電保護設備的參數(shù)指標進行狀態(tài)評估的可能性 第四章運用馬爾科夫模型來分析保護設備的可靠性 改進了保護設備的馬爾科夫模 型 完善了保護設備在各種狀態(tài)之間的轉移規(guī)律 使保護設備可能處于的各種狀態(tài)和狀 態(tài)轉移變的更加明確 合理 以平均定檢周期為白變量 不可用率為因變量 得出設備 的不可用率隨平均檢修周期變化的曲線 得到不可用率最小值及與此對應的平均檢修周 期 即可以確定最佳檢修周期 第五章為備品備件的管理 分析了備品備件實際管理中存在的問題 針對問題對備 品備件進行科學的分類研究 設計了一種能全面反映備品備件數(shù)量類型 入庫情況 出 庫情況 需求數(shù)量的智能備品備件管理系統(tǒng) 第六章為繼電保護狀態(tài)檢修應用指南 結合筆者的實際工作經驗 從軟硬件兩個方 面分析了保障二次設備可靠運行的措施 研究設備的故障規(guī)律 確定了檢修整體策略 并依此編制狀態(tài)檢修周期 項目與作業(yè)指導書 浙江大學碩上學位論文 2 在線監(jiān)測及故障診斷技術對狀態(tài)檢修的意義 2 1 電力設備的可靠性技術d u 可靠性技術作為一門專業(yè)技術在2 0 世紀4 0 年代的美國升始發(fā)展 之后可靠性與檢 修性理論和統(tǒng)計方法在蘇聯(lián)得到了深入 可靠性的一般定義為 機械設備和元件等在規(guī)定 的條件下和預定的時間內 完成規(guī)定功能的能力 在很多文獻中系統(tǒng)的可靠性數(shù)學模型 均有介紹 設備可靠性通常用可靠度函數(shù)刀俐來定量地進行描述 定義f t 為不可靠度函數(shù) 它是產品在時間t 內發(fā)生故障的概率 f f f x d t 2 1 可靠度函詹俐定義為 r f 1 f t f x d t 2 2 其中廠俐為故障密度函數(shù) 傳統(tǒng)的電力設備可靠性評估基于威布爾得出的浴盆曲線 b a t h t u bc u r v e 法 由可靠 性特征曲線形似浴盆而得名 如圖2 1 所示 圖2 1 浴盆曲線圖 其中 1 一早期故障期 2 一偶然故障期 3 一耗損故障期 根據(jù) 浴盆曲線 由于設計 制造 安裝調試及運行人員對新上設備的性能還未 完全掌握 操作也不夠熟練等原因 因此新投產的設備發(fā)生事故的概率比較大 而由于 長期運行 絕緣老化 材料劣化 機械振動造成緊固部件的松動等原因 使已經進入壽 命期限后期的老舊設備 進入事故多發(fā)期 在這兩段壽命期內 應注重投入人力 物力 進行檢修 同時有必要增加對設備的在線監(jiān)測 使運行人員能及時了解處于故障多發(fā)期 的設備工況 而對于處于運行穩(wěn)定的使用壽命期的設備 應著重分析過負荷運行和短路 9 浙江大學碩士學位論文 電流沖擊等特殊情況 設備其它異常運行的相關數(shù)據(jù)和設備的操作次數(shù) 以及電網事故 對設備可能造成的不良影響 通過全面系統(tǒng)的科學分析 判斷設備哪些部位或部件易受 到損壞 確定是否需要檢修 并制定出檢修計劃時間和重點檢修部位 2 2 在線監(jiān)測技術研究應用現(xiàn)狀 狀態(tài)檢修是以設備的運行現(xiàn)狀為基礎的檢修方式 對設備運行狀態(tài)信息進行收集并 對設備未來發(fā)展趨勢進行預測 從而實現(xiàn)真正的狀態(tài)檢修 因此實現(xiàn)狀態(tài)檢修的基礎性 技術包括狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術 輸變電在線監(jiān)測技術現(xiàn)階段主要分為以下六類 變壓器在線監(jiān)測技術 斷路器在線監(jiān)測技術 g i s 在線監(jiān)測技術 綜合在線監(jiān)測技術 和電容性設備在線監(jiān)測技術 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測技術 設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的 實施順序是 信號采集 信號處理 狀態(tài)識別 故障診斷 首先介紹一下在線監(jiān)測和故障診斷技術的發(fā)展 1 9 6 7 年在美國宇航局 n a s a 倡導下 由美國海軍研究室 o n r 主持成立了美國機械故 障預防小組 m f p g 后 開始積極從事診斷技術的開發(fā) 各發(fā)達國家都很重視狀態(tài)監(jiān)測與 故障診斷技術的研究 從6 0 年代就開始了研究 但直到7 0 年代 隨著計算機 傳感 光纖等高新技術的發(fā)展與應用 設備在線診斷技術才真正得到迅速發(fā)展 經過了4 0 多年 的發(fā)展 目前在國外 設備狀態(tài)監(jiān)測 故障診斷技術的研究 監(jiān)測設備及儀器的研制和 生產都已達到很高的水平 我國在故障診斷技術方面起步較晚 1 9 7 9 年才開始接觸設備 診斷技術 經過了2 0 多年的發(fā)展 國內設備的狀態(tài)監(jiān)測還相對比較完善 但是故障診斷 功能仍然薄弱 還未能對設備管理起到有效作用 2 2 1 離線監(jiān)測和在線監(jiān)測 目前電氣二次設備都需要停電進行試驗 為提高供電可靠性 不少重要電力設備 不能輕易退出運行 停電后設備狀態(tài) 如運行電壓 溫度等 和運行中狀態(tài)不一致 也影 響判斷準確性 由于是定期檢修和維護 而不是連續(xù)的進行實時監(jiān)測 設備仍然可能在試驗間隔期 內出現(xiàn)問題 由于是定期進行檢修和維護 設備狀態(tài)即使良好 按計劃也要進行試驗和 維修 造成人力 物力和財力的浪費 甚至可能因試驗過多而造成對設備的損壞 即過 度維修 經過數(shù)十年的研究和實踐 在線監(jiān)測技術已經呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢 部分成熟產品 正逐漸向電網設備推廣和應用 并涵蓋了主要的電氣設備 由于使用中不但本身故障少 1 0 浙江人學碩士學位論文 而且能發(fā)現(xiàn)不少主設備缺陷 為設備的安全運行發(fā)揮了積極作用 2 2 2 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的意義 電氣二次設備元件的劣化 缺陷的發(fā)展雖然具有統(tǒng)計性 發(fā)展的速度也有快慢 但 大多具有一定的發(fā)展期 在這期間 會有各種前期征兆 表現(xiàn)為物理 電氣等特性有少 量漸進的變化 隨著計算機技術 電氣技術 數(shù)字信號處理技術 光電技術和各種傳感 器技術的發(fā)展 可以對電力二次設備進行在線的狀態(tài)監(jiān)測 及時提取各種即使是很微弱 的信息 通過信息系統(tǒng)對這些信息進行綜合分析和處理后 根據(jù)故障診斷系統(tǒng)對設備可 靠性實時做出判斷和預測 從而能夠及早發(fā)現(xiàn)潛伏的問題 必要時可提供報警或操作 在線監(jiān)測技術的實際應用表明 其可靠性還需要進一步完善和提高 目前其應用也 還需要進一步積累經驗 但勿庸置疑的是 這種技術的成熟應用將為電力主設備的安全 運行構筑一道堅強的安全防線 其實時性將取代現(xiàn)有的試驗技術而成為電力設備安全運 行的第一道防線 2 2 3 設備狀態(tài)監(jiān)測應用存在的問題 由于目前各地在線監(jiān)測系統(tǒng)應用水平參差不齊 給生產運行管理帶來了不少麻煩 尤其是一些不成熟的產品在運行時經常誤報故障 成為在線監(jiān)測技術推廣應用的巨大阻 礙 這一方面反映了在線監(jiān)測產品生產應用的不規(guī)范 也反映了用戶在線監(jiān)測設備的運 行管理尚無明確的管理要求 2 3 電氣二次設備狀態(tài)在線監(jiān)測 2 3 1 二次設備的狀態(tài)監(jiān)測方法 數(shù)字式保護裝置本身具備狀態(tài)檢修的實施基礎 狀態(tài)檢修范疇不能僅局限在裝置本 身 因為作為電網安全屏障的繼電保護除裝置本身 還包含直流回路 交流回路 操作 控制回路等 為了使狀態(tài)檢修比較有可能在實際應用中得到推廣 對于保護的狀態(tài)監(jiān)測 環(huán)節(jié)還應包含交流回路 直流回路 操作回路等 保護的狀態(tài)檢修也必須作為一個系統(tǒng) 性的問題來考慮 因此電氣二次設備的狀態(tài)監(jiān)測對象主要有 直流操作 信號系統(tǒng) 交流測量系統(tǒng) 通信系統(tǒng) 屏蔽接地系統(tǒng) 邏輯判斷系統(tǒng)等 直流系統(tǒng)包括直流動力 操作及信號回路 絕緣良好 回路完整 交流測量系統(tǒng)包括t a t v 二次回路絕緣良好 回路完整 測量元 件完好 邏輯判斷系統(tǒng)包括硬件邏輯判斷回路和軟件功能 可以采用編碼法 校驗法 比較法 特征字法 監(jiān)視定時器法等故障測試的方法 1 1 浙江大學碩士學位論文 在保護裝置中加載診斷程序 自動地對每一臺設備和部件進行測試 保護裝置內各模塊 都具有自診斷功能 對裝置的c p l j 電源 a d 轉換 i o 接口 存儲器等插件都能進 行巡查診斷 如使用看門狗監(jiān)視軟件或保護裝置在線狀態(tài)的自檢 通過通信等方法在裝 置的多個c p u 之間實現(xiàn)互相監(jiān)視運行情況 嵌入式操作系統(tǒng)的任務之間也可以相互監(jiān)視 對監(jiān)視裝置內部模擬量回路的通斷與否可通過半周積分傅式算法等不同的算法計算并比 較結果的辦法 裝置主備機之間的互相切換 互相監(jiān)視等都可通過保護裝置的自診斷實 現(xiàn) 相對電氣一次設備而言 電氣二次設備的狀態(tài)監(jiān)測對象不是單一的元件 而是一個 系統(tǒng)或一個單元 微機保護監(jiān)測的是各元件的動態(tài)性能 對電氣二次設備的狀態(tài)監(jiān)測不 用過分依靠傳感器 因此 電氣二次設備的狀態(tài)監(jiān)測無論是在技術上還是在經濟方面都 更容易做到 但在不增加新的投入的情況下 常規(guī)保護狀態(tài)監(jiān)測相對比較難實現(xiàn) 要充 分利用現(xiàn)有的測量手段 如用直流回路絕緣監(jiān)測方法對直流回路絕緣進行監(jiān)測包括直流 動力 操作及信號回路絕緣良好 回路完整性 利用p t c t 的斷線監(jiān)測交流測量系統(tǒng)包 括c t p t 二次回路絕緣良好 回路完整等 邏輯判斷回路和軟件功能監(jiān)測 二次保險 熔斷報警等